3.4远距离输电 导学案 -2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

粤教版（2019）选择性必修第二册导学案 3.4 远距离输电 1.了解输电过程、了解直流输电的特点． 2.知道远距离输电时，输电线路上的损失与哪些因素有关，理解高压输电的原理． 3.对简单的远距离输电进行分析和计算。 1.物理观念：建立远距离输电模型。 2.科学思维：了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，会用相关知识解释实际的输电问题。 3.科学探究：探究降低输电损耗的两个途径。 4.科学态度与责任：理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素，知道电网供电是远距离输电的重要发展。 一、远距离输电中的电功率和电压损耗 1.输送电能的基本要求： （1）可靠：指保证供电线路可靠地工作，少有故障。 （2）保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。 （3）经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 2.输电线上的电功率损失： （1）原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。 （2）计算式：①P线＝I2R线；②P线＝U线I；③P线＝。 3.输电线上的电压损失： 若用U表示输电线始端电压，U′表示输电线末端电压，则U线＝U－U′或U线＝IR线。 3.电压损失与输电电压的关系： 如果远距离输电的电功率P不变，输电电压为U，输电导线电阻为R线，则输电导线上发热损失的功率P损＝I2R线＝（）2R线，因此输电电压若提高到nU，则P损将降低为原来的 4.减少电压损失和功率损失的方法． (1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρ，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难． (2)减小输电电流I，根据I＝，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的. ． 例1我国在高压输电方面具有国际领先水平，早在2011年我国就正式投产了世界首条商业运营的特高压交流输电工程——“1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程”。假设某地原来采用200kV的高压输电，输电线损耗功率为P，后改用800kV的特高压输电，输电功率不变，则输电线损耗功率为（    ） A． B． C．4P D．16P 例2如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，则两次输电导线的横截面积之比为（　　） A．1∶2500 B．2500∶1 C．1∶250 D．250∶1 　例3三峡水电站某机组输出的电功率为50万千瓦． (1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？ (2)在(1)情况下，某处水电站间每根输电线的电阻为10 Ω，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？ (3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？ 例4特高压交流输电是指100kV及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低等突出优势。远距离输送功率恒定的交流电时，若输送电压由原来的50kV提高到200kV的特高压，下列说法正确的是（　　） A．若输电线不变，输电线上的电流增大为原来的4倍 B．若输电线不变，输电线上损失的电压降低为原来的 C．若输电线不变，相同时间内，输电线上损失的电能降低为原来的 D．使用材料、粗细相同的输电线时，若使输电线上损失的功率不变，传输距离可提升到原来的4倍 输电线上电压和功率损失的计算方法 (1)U损＝IR线＝R线＝U－U用户． (2)P损＝I2R线＝R线＝P－P用户． 二、高压交流输电 解决远距离高压输电问题的基本方法 1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置． 2．理清三个回路： 回路1：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4. 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4. (2)电压关系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝. (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝. (4)输电电流：I线＝＝＝. (5)输电线上损耗的电功率： ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝＝ΔU·I线． (6)输电线上的电压损失： ΔU＝I线R线＝U2－U3. (7)输电效率η＝×100%. . 例1.风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大。如图所示为某风力发电厂向一学校供电的线路图，已知发电厂的输出功率为8kW，输出电压为400V，用户端电压为220V，输电线总电阻R=20Ω，升压变压器原，副线圈匝数比n1：n2=1∶10，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．输电线上损耗的功率为40W B．用户端的电流为36A C．降压变压器的匝数比n3：n4=22∶1 D．若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小 例22020 年 9 月，中国发布“双碳战略”，计划到 2030 年实现碳达峰、2060 年实现碳中和。碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器T1 与降压变压器T2 都是理想变压器。已知发电机输出电压U1 250 V，两个变压器的匝数比，，输电线电阻 R 20 ，输电线上损失的功率为 32kW。则下列说法正确的（    ）    A．输电线上损失的电压为 25000V B．用户得到的电压为 200V C．发电机输出功率 P 1000kW D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大 例3.如图所示，假设一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电。输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ） A．变压器原、副线圈电流分别为10A和20A B．变压器原、副线圈电压分别为和220V C．变压器和的变压比分别为1：50和40：1 D．有盏灯泡（）正常发光 例4如图所示，某发电机输出功率是，输出电压是，从发电机到用户间的输电线总电阻为，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为，则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是（　　） A．   B．   C．   D．   例5在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，发电机输出的电功率P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差 4 800 kW·h. (1)求输电线上的电流I、输电线的总电阻r和输电线上损失的电压U损． (2)若想把损失功率控制为输送功率的 1.6%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？输电线上损失的电压是多少？ 远距离输电问题的四个关键 (1)画出一个模型——远距离输电模型图． (2)抓住输电的两端——电源和用电器． (3)分析两条导线——输电导线． (4)研究两次电压变换——升压和降压． ． 一、单选题 1．（24-25高二上·浙江杭州·期末）如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则下列说法错误的是（    ） A．用户端的电压 B．发电厂的输出功率为 C．输电线路上损失的电功率为 D．输电线上的电压降为 2．（24-25高二下·浙江·阶段练习）已知某发电站原来的发电功率为，输电的电压为，经改造升级后，其发电功率增为。若采用原来的输电线路送电，要求送电效率不变，则改造后的输电电压应为（　　） A． B． C． D． 3．（2025·江西·模拟预测）某发电厂输电示意图如图所示，发电厂的输出电压为，输电线的等效电阻为，理想降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，用户处的电压为，图中电流表为理想交流电表，则电流表的示数为（　　） A． B． C． D． 4．（2025·广东湛江·模拟预测）图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图乙所示。如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，r表示输电线总电阻，下列说法正确的是（　　） A．若，则用户获得的电压U4＝U1 B．若用户开启的用电器减少，则升压变压器输出的电压U2减小 C．若用户开启的用电器减少，则降压变压器输入的电压U3减小 D．若用户开启的用电器减少，则输电线消耗的功率减小 5．（24-25高三下·上海青浦·阶段练习）如图甲，发电站输出正弦交流电的功率为P＝300kW，电压为，利用图乙所示电路进行远距离输电，、均为理想变压器。已知输电线电阻R＝30Ω，输电线上损失的功率。ΔP＝3kW，次级发电站两端的电压为，则（　　） A．输电线上的电流 B．变压器，原线圈的电压 C．变压器，原副线圈的匝数比为1：50 D．变压器，原副线圈的匝数比为99：1 6．（2025·四川乐山·二模）向家坝水电站采用800千伏特高压直流输电将电能送往上海。已知输电功率为P，输电电压为U，输电线路总电阻为R。若仅考虑输电线路电阻产生的能量损失，则（    ） A．输电线路中的电流 B．输电线路上损失的功率 C．若仅将输电电压降为原来的一半，输电线路上损失的功率将变为原来的2倍 D．若仅将输电电压降为原来的一半，输电线路上损失的电压将变为原来的0.5倍 二、多选题 7．（24-25高二下·安徽安庆·阶段练习）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，取。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为500盏 8．（24-25高三下·河南南阳·阶段练习）如图1所示为模拟远距离输电的电路图，发电机输出电压如图2所示，电压经升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻，其余导线电阻不计，在用户端用降压变压器把电压降为。若在某一段时间内，输电线损失的功率恒为，输电线损失的功率为发电机的输出功率的，假设两个变压器均是理想变压器，发电机内阻不计，下列说法正确的是（　　） A．发电机的转速为 B．升压变压器原、副线圈的匝数比为 C．该段时间内，用户得到的电流 D．在用电高峰期，用户负载增多，发电机的输出功率变大，为确保用户端的电压不变，可增加降压变压器原线圈的匝数 9．（2025·海南省直辖县级单位·模拟预测）西藏那曲市色尼区欧玛亭嘎风电厂是当前世界超高海拔地区单机容量最大、装机规模最大的风电项目。如图是发电厂输电网络供电的原理图。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，输电线上的总电阻R0=60Ω，输电线上消耗的功率为3840W，升压变压器的匝数比为1：40，降压变压器的匝数比为50：1，用户端获得220V的电压。不计其余电阻，下列说法正确的是（     ） A．输电线上的电流为8A B．发电机输出电压的最大值为287V C．用户获得的功率为88kW D．若转子角速度ω增加一倍，则R0消耗的功率为7680W 10．（24-25高二下·天津西青·阶段练习）一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（    ） A．变压器的变压比为 B．向远方输电的电流大小为 C．变压器的输入电压为 D．有盏灯泡正常发光 三、解答题 11．（24-25高二下·天津南开·阶段练习）2023年10月，国内某品牌发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”的充电速度。总电源到充电桩的简化电路图如图所示。已知总电源输出频率为50Hz的正弦式交流电，升压变压器原线圈两端电压，输电线的总电阻，降压变压器的匝数比，变压器均视为理想变压器。若给汽车充电时该充电桩获得的电压1000V，功率为600kW，则 (1)流经充电桩电流的最大值为多少？ (2)输电线的总电阻消耗的功率为多少？ (3)升压变压器副线圈的电压为多少？ (4)升压变压器的匝数比为多少？ 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 粤教版（2019）选择性必修第二册导学案 3.4 远距离输电 1.了解输电过程、了解直流输电的特点． 2.知道远距离输电时，输电线路上的损失与哪些因素有关，理解高压输电的原理． 3.对简单的远距离输电进行分析和计算。 1.物理观念：建立远距离输电模型。 2.科学思维：了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，会用相关知识解释实际的输电问题。 3.科学探究：探究降低输电损耗的两个途径。 4.科学态度与责任：理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素，知道电网供电是远距离输电的重要发展。 一、远距离输电中的电功率和电压损耗 1.输送电能的基本要求： （1）可靠：指保证供电线路可靠地工作，少有故障。 （2）保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。 （3）经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 2.输电线上的电功率损失： （1）原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。 （2）计算式：①P线＝I2R线；②P线＝U线I；③P线＝。 3.输电线上的电压损失： 若用U表示输电线始端电压，U′表示输电线末端电压，则U线＝U－U′或U线＝IR线。 3.电压损失与输电电压的关系： 如果远距离输电的电功率P不变，输电电压为U，输电导线电阻为R线，则输电导线上发热损失的功率P损＝I2R线＝（）2R线，因此输电电压若提高到nU，则P损将降低为原来的 4.减少电压损失和功率损失的方法． (1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρ，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难． (2)减小输电电流I，根据I＝，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的. ． 例1我国在高压输电方面具有国际领先水平，早在2011年我国就正式投产了世界首条商业运营的特高压交流输电工程——“1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程”。假设某地原来采用200kV的高压输电，输电线损耗功率为P，后改用800kV的特高压输电，输电功率不变，则输电线损耗功率为（    ） A． B． C．4P D．16P 【答案】B 【详解】输电线上损失的功率为 可知，损失的功率与电压的平方成反比，所以 所以输电线上损失的功率将变为 故选B。 例2如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，则两次输电导线的横截面积之比为（　　） A．1∶2500 B．2500∶1 C．1∶250 D．250∶1 【答案】B 【详解】根据公式可得即因为输送的电功率、输电线上的功率损失相同，可得电阻之比为导线的长度和电阻率相同，根据可得导线的横截面积之比为。故选B。 　例3三峡水电站某机组输出的电功率为50万千瓦． (1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？ (2)在(1)情况下，某处水电站间每根输电线的电阻为10 Ω，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？ (3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？ 答案：(1)2 500 A　(2)1.25×108 W　 (3)1 000 A　2×107 W　 解析：(1)由P＝UI得I＝＝＝2 500 A． (2)输电线上损失的功率 ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108 W 损失功率与输出功率之比＝＝. (3)将电压升高至50万伏时，I＝＝＝1 000 A，输电线上损失的功率 ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107 W 故损失功率与输出功率之比＝＝. 例4特高压交流输电是指100kV及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低等突出优势。远距离输送功率恒定的交流电时，若输送电压由原来的50kV提高到200kV的特高压，下列说法正确的是（　　） A．若输电线不变，输电线上的电流增大为原来的4倍 B．若输电线不变，输电线上损失的电压降低为原来的 C．若输电线不变，相同时间内，输电线上损失的电能降低为原来的 D．使用材料、粗细相同的输电线时，若使输电线上损失的功率不变，传输距离可提升到原来的4倍 【答案】B 【解析】A．输电功率 输电功率P恒定，由于输送电压由原来的50kV提高到200kV，则当输电电压升高到，输电电流变为原来的，故A错误； B．损失电压 变为原来的，变为原来的，故B正确； C．相同时间内，输电线上损失电能 变为原来的，输电线上损失电能变为原来的，故C错误； D．若输电线损失功率不变，变为原来的，根据 可知变为原来的16倍，根据 输电距离变为原来的16倍，故D错误。 故选B。 输电线上电压和功率损失的计算方法 (1)U损＝IR线＝R线＝U－U用户． (2)P损＝I2R线＝R线＝P－P用户． 二、高压交流输电 解决远距离高压输电问题的基本方法 1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置． 2．理清三个回路： 回路1：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4. 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4. (2)电压关系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝. (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝. (4)输电电流：I线＝＝＝. (5)输电线上损耗的电功率： ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝＝ΔU·I线． (6)输电线上的电压损失： ΔU＝I线R线＝U2－U3. (7)输电效率η＝×100%. . 例1.风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大。如图所示为某风力发电厂向一学校供电的线路图，已知发电厂的输出功率为8kW，输出电压为400V，用户端电压为220V，输电线总电阻R=20Ω，升压变压器原，副线圈匝数比n1：n2=1∶10，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．输电线上损耗的功率为40W B．用户端的电流为36A C．降压变压器的匝数比n3：n4=22∶1 D．若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小 【答案】B 【解析】A．升压变压器原线圈的电流为 输电线电流为 输电线上损耗的功率为 A错误； B．用户端的电流为 解得 B正确； C．降压变压器的匝数比为 C错误； D．若用户端的用电器变多，降压变压器副线圈的电流增大，降压变压器原线圈电流增大，输电线电流增大，则输电线上损失的功率增大，D错误。 故选B。 例22020 年 9 月，中国发布“双碳战略”，计划到 2030 年实现碳达峰、2060 年实现碳中和。碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器T1 与降压变压器T2 都是理想变压器。已知发电机输出电压U1 250 V，两个变压器的匝数比，，输电线电阻 R 20 ，输电线上损失的功率为 32kW。则下列说法正确的（    ）    A．输电线上损失的电压为 25000V B．用户得到的电压为 200V C．发电机输出功率 P 1000kW D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大 【答案】C 【解析】A．依题意，输电线上损失的功率为 解得 故A错误； B．根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系，有 又 联立，解得 故B错误； C．根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系，有 又 发电机输出功率为 联立，解得 故C正确； D．深夜，用户的用电器减少时，降压变压器所在回路电阻增大，由欧姆定律可得 则降压变压器输出电流减小，根据 可知输电线上电流减小，由 可知输电线上损失的功率将变小。故D错误。 故选C。 例3.如图所示，假设一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电。输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ） A．变压器原、副线圈电流分别为10A和20A B．变压器原、副线圈电压分别为和220V C．变压器和的变压比分别为1：50和40：1 D．有盏灯泡（）正常发光 【答案】D 【详解】A．变压器原、副线圈电流分别为；故A错误； B．根据变压器原、副线圈电压，电流关系，有，，， 所以故B错误； C．变压器和的变压比分别为，故C错误； D．设有n盏灯泡正常发光所以故D正确。故选D。 例4如图所示，某发电机输出功率是，输出电压是，从发电机到用户间的输电线总电阻为，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为，则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】C 【详解】输电线损失功率为所以输电线电流升压变压器原线圈电流故升压变压器原、副线圈匝数比升压变压器副线圈两端电压输电线损失电压降压变压器原线圈电压 故降压变压器原、副线圈匝数比为，ABD错误，C正痛。故选C。 例5在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，发电机输出的电功率P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差 4 800 kW·h. (1)求输电线上的电流I、输电线的总电阻r和输电线上损失的电压U损． (2)若想把损失功率控制为输送功率的 1.6%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？输电线上损失的电压是多少？ 答案：(1)100 A　20 Ω　2 000 V　(2)25 kV　400 V 解析：(1)输电线上损失的功率 P损＝＝ kW＝200 kW 输电线上的电流I＝＝100 A 由输电线上损失的功率P损＝I2r，解得输电线的总电阻r＝20 Ω 输电线上损失的电压U损＝Ir＝2 000 V. (2)由题意知损失功率P损′＝P×1.6%＝8 kW 由P损′＝I′2r，得输电线上的电流I′＝20 A 输送电压U′＝＝25 kV 输电线上损失的电压U损′＝I′r＝400 V. 远距离输电问题的四个关键 (1)画出一个模型——远距离输电模型图． (2)抓住输电的两端——电源和用电器． (3)分析两条导线——输电导线． (4)研究两次电压变换——升压和降压． ． 一、单选题 1．（24-25高二上·浙江杭州·期末）如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则下列说法错误的是（    ） A．用户端的电压 B．发电厂的输出功率为 C．输电线路上损失的电功率为 D．输电线上的电压降为 【答案】B 【详解】A．根据变压器输入功率等于输出功率相等可得 解得用户端的电压为 故A正确，不满足题意要求； BC．发电厂的输出功率为 输电线路上损失的电功率为 故B错误，满足题意要求；C正确，不满足题意要求； D．输电线上的电压降为 故D正确，不满足题意要求。 故选B。 2．（24-25高二下·浙江·阶段练习）已知某发电站原来的发电功率为，输电的电压为，经改造升级后，其发电功率增为。若采用原来的输电线路送电，要求送电效率不变，则改造后的输电电压应为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题意，设输电线路上的电阻为，根据电功率公式可得输电线上的电流，输电线上损失的功率 则送电效率 经改造升级后，其发电功率增为，同理可得输电线上的电流，输电线上损失的功率 则送电效率 可得 求得 故选A。 3．（2025·江西·模拟预测）某发电厂输电示意图如图所示，发电厂的输出电压为，输电线的等效电阻为，理想降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，用户处的电压为，图中电流表为理想交流电表，则电流表的示数为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设原线圈两端的电压为，则有， 解得 故选A。 4．（2025·广东湛江·模拟预测）图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图乙所示。如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，r表示输电线总电阻，下列说法正确的是（　　） A．若，则用户获得的电压U4＝U1 B．若用户开启的用电器减少，则升压变压器输出的电压U2减小 C．若用户开启的用电器减少，则降压变压器输入的电压U3减小 D．若用户开启的用电器减少，则输电线消耗的功率减小 【答案】D 【详解】A．根据变压器原理可得， 若，则有 由于输电线上电阻分压作用，则， 故A错误； B．升压变压器输入电压恒定，升压变压器的原、副线圈匝数比恒定，则升压变压器输出的电压不变，故B错误； CD．若用户开启的用电器减少，则用户总电阻增大，将降压变压器和用户看成一等效电阻，则有 则输电线上的电流为 可知输电线上的电流减小，则输电线上消耗的功率减小，输电线的损失电压减小，根据 可知降压变压器输入的电压增大，故C错误，D正确。 故选D。 5．（24-25高三下·上海青浦·阶段练习）如图甲，发电站输出正弦交流电的功率为P＝300kW，电压为，利用图乙所示电路进行远距离输电，、均为理想变压器。已知输电线电阻R＝30Ω，输电线上损失的功率。ΔP＝3kW，次级发电站两端的电压为，则（　　） A．输电线上的电流 B．变压器，原线圈的电压 C．变压器，原副线圈的匝数比为1：50 D．变压器，原副线圈的匝数比为99：1 【答案】D 【详解】A．由 解得输电线上的电流为 故A错误； B．由 可得变压器，原线圈的电压为 故B错误； C．变压器，原副线圈的匝数比为 故C错误； D．变压器，原副线圈的匝数比为 故D正确。 故选D。 6．（2025·四川乐山·二模）向家坝水电站采用800千伏特高压直流输电将电能送往上海。已知输电功率为P，输电电压为U，输电线路总电阻为R。若仅考虑输电线路电阻产生的能量损失，则（    ） A．输电线路中的电流 B．输电线路上损失的功率 C．若仅将输电电压降为原来的一半，输电线路上损失的功率将变为原来的2倍 D．若仅将输电电压降为原来的一半，输电线路上损失的电压将变为原来的0.5倍 【答案】B 【详解】A．输电线路中的电流 故A错误； B．输电线路上损失的功率 故B正确； C．若仅将输电电压降为原来的一半，输电线路上损失的功率为 输电线路上损失的功率将变为原来的倍，故C错误； D．原来输电线路上损失的电压为 若仅将输电电压降为原来的一半，输电线路上损失的电压为 所以若仅将输电电压降为原来的一半，输电线路上损失的电压将变为原来的2倍，故D错误。 故选B。 二、多选题 7．（24-25高二下·安徽安庆·阶段练习）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，取。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为500盏 【答案】BC 【详解】A．发电机的输出功率为 故A错误； B．输电线上损失的功率为 根据 可得 故B正确； C．用户得到的电功率为 降压变压器输出的电流为 则降压变压器的原、副线圈的匝数比为 故C正确； D．用户得到的电功率为 能正常发光的电灯盏数为 故D错误。 故选BC。 8．（24-25高三下·河南南阳·阶段练习）如图1所示为模拟远距离输电的电路图，发电机输出电压如图2所示，电压经升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻，其余导线电阻不计，在用户端用降压变压器把电压降为。若在某一段时间内，输电线损失的功率恒为，输电线损失的功率为发电机的输出功率的，假设两个变压器均是理想变压器，发电机内阻不计，下列说法正确的是（　　） A．发电机的转速为 B．升压变压器原、副线圈的匝数比为 C．该段时间内，用户得到的电流 D．在用电高峰期，用户负载增多，发电机的输出功率变大，为确保用户端的电压不变，可增加降压变压器原线圈的匝数 【答案】AC 【详解】A．由题图2可知，发电机输出交流电的频率为 发电机的转速 故A正确； B．由题意可知，在某一段时间内，发电机输出的总功率为 由 得升压变压器原线圈中的电流为 由 可得输电线上的电流 因为 联立得 故B错误； C．由于两个变压器均是理想变压器，则用户端的总功率 解得 故C正确； D．在用电高峰期，用户负载增多，可知输电线路中电流变大，输电线路损失的热功率增大，由 可知减少，为确保用户端的电压不变，可减少降压变压器原线圈的匝数，故D错误。 故选AC。 9．（2025·海南省直辖县级单位·模拟预测）西藏那曲市色尼区欧玛亭嘎风电厂是当前世界超高海拔地区单机容量最大、装机规模最大的风电项目。如图是发电厂输电网络供电的原理图。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，输电线上的总电阻R0=60Ω，输电线上消耗的功率为3840W，升压变压器的匝数比为1：40，降压变压器的匝数比为50：1，用户端获得220V的电压。不计其余电阻，下列说法正确的是（     ） A．输电线上的电流为8A B．发电机输出电压的最大值为287V C．用户获得的功率为88kW D．若转子角速度ω增加一倍，则R0消耗的功率为7680W 【答案】AC 【详解】A．根据输电线上消耗的功率 解得： 故A正确； B．输电线上损失的电压为 根据电压比与匝数比的关系可知 联立，解得 升压变压器的输出电压为 根据电压比和匝数比的关系可知 代入数据可得发电机输出电压的有效值为 则最大值为 故B错误； C．根据变压器的变流关系可得 代入数据解得 所以用户得到的功率为 故C正确； D．转子转动产生的电动势有效值为 转子角速度增加一倍，变压器、负载不变，则E变为原来的2倍，故通过的电流变为原来的2倍，根据 可知上消耗的功率变为原来的4倍，大小为15360W，故D错误。 故选AC。 10．（24-25高二下·天津西青·阶段练习）一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（    ） A．变压器的变压比为 B．向远方输电的电流大小为 C．变压器的输入电压为 D．有盏灯泡正常发光 【答案】AD 【详解】AB．变压器T1原线圈电流为 副线圈电流为 即向远方输电的电流大小为，根据理想变压器电流与匝数成反比，有 可得变压器T1的变压比为，故A正确，B错误； C．T1副线圈的电压 T2原线圈的电压等于T1副线圈的电压减去电线上损失的电压，即 故C错误； D．T2变压器得到的功率为 所以能正常发光的灯泡数为盏 故D正确。 故选AD。 三、解答题 11．（24-25高二下·天津南开·阶段练习）2023年10月，国内某品牌发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”的充电速度。总电源到充电桩的简化电路图如图所示。已知总电源输出频率为50Hz的正弦式交流电，升压变压器原线圈两端电压，输电线的总电阻，降压变压器的匝数比，变压器均视为理想变压器。若给汽车充电时该充电桩获得的电压1000V，功率为600kW，则 (1)流经充电桩电流的最大值为多少？ (2)输电线的总电阻消耗的功率为多少？ (3)升压变压器副线圈的电压为多少？ (4)升压变压器的匝数比为多少？ 【答案】(1) (2) (3)16000V (4) 【详解】（1）根据 解得流经充电桩电流的有效值为 则流经充电桩电流的最大值为 （2）B．根据 解得 则输电线的总电阻r消耗的功率为 （3）根据 解得降压变压器的输入电压为 则升压变压器副线圈的电压为 （4）升压变压器的匝数比 ( 14 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$